[Java] JVM 구조, 메모리와 코드의 흐름

쓰옹·2022년 11월 30일

Java

📙 Java 잡아🤏

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Java로 코드 작성 시 실행되는 과정

JVM (Java Virtual Machine)

자바 가상 머신
자바 프로그램 실행 환경을 만들어주는 소프트웨어
자바 코드를 컴파일하여 .class 바이트 코드로 만들면 이 코드를 실행해 각 OS에 맞는 실행파일로 바꿔줌

자바개발환경 설치

자바설치한다 == 자바 JDK 설치한다
자바 프로그램을 만들기 위해서는 JDK가 있어야 함
- 실행하기 위해서는 JRE만 있으면 됨
통합개발환경(IDE) 설치

JDK (Java Development Kit)

자바 프로그램에 필요한 라이브러리와 플랫폼 포함

JRE (Java Runtime Environment)

자바 실행 환경
자바에서 제공되는 기본 라이브러리 포함

메모리와 실행 엔진

JVM 구조

Class Loader Subsystem
- 런타임에 클래스를 처음으로 참조할 때 해당 클래스를 로드하고 링크함
- Loading
  - .class 에서 바이트 코드를 읽고 데이터를 Method Area에 저장
  - 저장하는 데이터들
    - FQCN(Fully Quallified Class Name): package를 포함한 Class이름
    - 클래스 | 인터페이스 | 이넘(Enum)
    - 메소드와 변수
  - 로딩이 끝나면 해당 클래스 타입의 객체를 생성하여 Heap 영역에 저장
- Linking
  - Verify , Prepare , Resolve(Option) 세 단계
  - 검증(Verify): .class 파일 형식 유효한지 체크
  - 준비(Prepare): 클래스변수(static변수)와 기본값이 필요한 메모리 준비
  - Resolve: 심볼릭 메모리 레퍼런스를 실제 메모리영역에 있는 레퍼런스로 교체
- Initialization
  - static 변수 값 할당. 붙은 친구들 초기화. (static block 실행)
메모리
- 메소드 영역(Method Area) == 클래스영역, static영역
- Heap - 객체 저장
  - 멤버변수(인스턴스 변수)가 할당받는 메모리 공간
- Stack - 스레드마다 런타임 스택을 만들고 스택프레임이라 불리는 블록을 쌓음
  - LIFO (Last In First Out)
    - 함수를 호출한 순서대로 메모리 공간이 만들어지고 맨 마지막에 호출한 함수부터 반환
  - 함수만을 위한 메모리 공간
```
public class Main {
	public static void main(String[] args) {
		int num1 = 10;
		int num2 = 20;
		
		int sum = add(num1, num2);
		System.out.println(num1 + " + " + num2 + " = " + sum);
	}

	public static int add(int n1, int n2) {
		int result = n1 + n2;
		return result;
	}
}
```
  1. main() 함수가 사용할 메모리 공간이 스택에 생성
  2. main()에서 add() 호출
  3. add()함수가 사용할 메모리 공간이 스택에 생성
  4. add() 함수 수행이 끝나면 항당했던 메모리 공간 해제. 자동으로 사라짐
- 메모리 사용 방식
  - 코드실행 영역 + 데이터 저장 영역
실행엔진
- JIT(Just In Time) 컴파일러
  - 실행 시점에 기계어 코드 생성, 코드가 반복되면 이전 생성된 기계어 재사용
  - 속도를 높임
- GC(Garbage Collector)
  - 더 이상 참조되지 않는 객체 정리
  - 힙에 생성된 인스턴스가 GC에 의해 수거되면 메모리에서 사라짐
JNI(Java Native Interface), Native Method Library
- 네이티브 메소드 인터페이스 & 라이브러리
- 메소드에 native 키워드가 붙어있음
- Java언어 자체로 해결이 안되는 경우 대처 방법
  - C, C++, 어셈블리로 작성된 함수를 사용할 수 있는 방법 제공